Schimmels communiceren met elkaar bij metaalvervuiling in bossen
Vervuiling is een stressfactor die de symbiose tussen bos en schimmel onder druk zet (en soms stimuleert)
VUB’er Maarten Ottaway onderzocht hoe bomen en hun onzichtbare bondgenoten onder de grond, de schimmels, reageren op vervuiling van de bodem. Zijn doctoraat werpt nieuw licht op een eeuwenoude samenwerking die van cruciaal belang is voor gezonde bossen en op hoe die samenwerking standhoudt onder druk van metaalvervuiling.
De meeste bomen op het noordelijk halfrond leven in symbiose met zogenaamde ectomycorrhizale schimmels. Die schimmels vormen een uitgebreid netwerk rond en tussen de boomwortels. Ze helpen bomen bij de opname van water en voedingsstoffen, terwijl ze in ruil suikers krijgen van hun gastheer. Die ondergrondse samenwerking is essentieel voor de gezondheid van bossen, maar staat steeds vaker onder druk door menselijke vervuiling, onder andere met metalen.
Voor zijn onderzoek bestudeerde Ottaway de interactie tussen de schimmel Laccaria bicolor en populieren. Hij bekeek hoe hun symbiose beïnvloed wordt door zink- en cadmiumvervuiling, twee metalen die vaak in vervuilde bodems voorkomen. "Metaalvervuiling veroorzaakt stress bij zowel planten als bij de schimmels", zegt Ottaway. "We wilden begrijpen wat er gebeurt met hun samenwerking wanneer ze worden blootgesteld aan metalen zoals zink en cadmium."
De resultaten bleken verrassend. Waar zink de samenwerking tussen boom en schimmel afremde, leek cadmium die te stimuleren. "Dat toont aan dat niet alle metalen dezelfde impact hebben op de symbiose", zegt Ottaway. "De reactie is veel complexer dan we aanvankelijk verwachtten."
In een tweede luik van zijn onderzoek zoomde Ottaway in op de moleculaire mechanismen die de schimmel gebruikt om te reageren op stress en zijn groei aan te passen aan de omgeving. Ottaway ontdekte dat blootstelling aan cadmium een stresssignaal doorheen het schimmelnetwerk kan sturen, zelfs naar delen die niet rechtstreeks met het metaal in contact komen. "Dat wijst erop dat er een intern communicatiesysteem is binnen de schimmel", zegt hij. "Schimmels lijken stressinformatie door te geven over grotere afstanden dan we tot nu toe konden aantonen."
Daarnaast bracht hij een bijzonder eiwit in kaart, dat vermoedelijk betrokken is bij die stressreacties. Dat eiwit lijkt zich anders te gedragen dan vergelijkbare eiwitten die eerder werden beschreven bij gisten en ziekteverwekkende schimmels. Het is een initiële stap in onderzoek naar nieuwe pistes om de unieke biologie van ectomycorrhizale schimmels verder te ontrafelen.
Volgens Ottaway reikt het belang van het onderzoek verder dan fundamentele kennis. "Bossen spelen een cruciale rol in onze biodiversiteit, bij klimaatregulatie en in de koolstofopslag. Om die ecosystemen te beschermen, moeten we beter begrijpen hoe bomen en schimmels samen reageren op vervuiling en andere vormen van stress."
Titel doctoraat: Impact of trace metals on ectomycorrhizal symbiosis with an emphasis on the role of cellular redox regulation
Meer info:
Maarten Ottaway: Maarten.ottaway@vub.be
Promotor Prof. Joske Ruytinx: Joske.Ruytinx@vub.be
Frans Steenhoudt
